滤波器,从字面意思上来看,我们都能明白滤波器就是对波进行过滤的机器。作为对信号有处理作用的器件或者电路,滤波器随着电子市场的不断发展也不断被广泛的生产和应用。而这种能过滤波的机器又是怎么被设计的呢,我想很多朋友都会对这个问题感到好奇和疑问,今天就化身为科普老师,给大家讲解一下有关于滤波器的设计方法及步骤。


(资料图片仅供参考)

  滤波器主要分类:

  按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。

  按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

  低通滤波器:它允许信号中的低频或直流分量通过,抑制高频分量或干扰和噪声;

  高通滤波器:它允许信号中的高频分量通过,抑制低频或直流分量;

  带通滤波器:它允许一定频段的信号通过,抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声;

  带阻滤波器:它抑制一定频段内的信号,允许该频段以外的信号通过。[1]

  按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。

  根据滤波器的安放位置不同,一般分为板上滤波器和面板滤波器。

  板上滤波器安装在线路板上,如PLB、JLB系列滤波器。这种滤波器的优点是经济,缺点是高频滤波效果欠佳。其主要原因是:

  1、滤波器的输入与输出之间没有隔离,容易发生耦合;

  2、滤波器的接地阻抗不是很低,削弱了高频旁路效果;

  3、滤波器与机箱之间的一段连线会产生两种不良作用: 一个是机箱内部空间的电磁干扰会直接感应到这段线上,沿着 电缆 传出机箱,借助电缆辐射,使滤波器失效;另一个是外界干扰在被板上滤波器滤波之前,借助这段线产生辐射,或直接与线路板上的电路发生耦合,造成敏感度问题;

  滤波阵列板、滤波连接器等面板滤波器一般都直接安装在屏蔽机箱的金属面板上。由于直接安装在金属面板上,滤波器的输入与输出之间完全隔离,接地良好,电缆上的干扰在机箱端口上被滤除,因此滤波效果相当理想。

  滤波器的总体设计步骤包括:

  (1)按照设计要求,确定滤波器的性能指标;

  (2)采用一个因果、稳定的离散LTI系统的系统函数逼近该性能指标;

  (3)利用有限精度算法来实现该系统函数;

  (4)采用通用计算机软件、专用或通用的数字信号处理器(DSP)来实现。

  滤波器的设计方法:

  按照频率特性,模拟滤波器可分为低通、高通、带通、带阻和全通等类型。模拟低通滤波器的传输函数经频率变换可以转换成模拟高通、带通和带阻滤波器。设计模拟低通滤波器是根据一组设计规范求得模拟系统函数,使其逼近理想低通滤波器的特性。通常可根据滤波器的幅度平方函数进行逼近,也可根据相位特性或群延迟特性进行逼近。

  模拟低通滤波器的幅度平方逼近函数有巴特沃斯型、切比雪夫型和椭圆型函数等。

  数字滤波器、模拟滤波器、低通滤波器都是最常见的滤波器,滤波器按着不同的分类标准有着多种分类,上面也着重介绍了。而对于滤波器设计的总体步骤主要侧重于指标与函数设计,而不管哪一种类型的滤波器在设计时都会沿用这个步骤,对于方法大约采取相近的模拟来进行,对于上述,大家是否明白了神奇的滤波器是怎么设计生产的了呢。

关键词: 滤波器设计